CN1278910A

CN1278910A - 用于化学传感器的热激励校准系统

Info

Publication number: CN1278910A
Application number: CN98811077A
Authority: CN
Inventors: J·P·迪尔格
Original assignee: Fisher Controls International LLC
Current assignee: Fisher Controls International LLC
Priority date: 1997-11-12
Filing date: 1998-10-22
Publication date: 2001-01-03
Also published as: EP1031018B1; DE69823058T2; BR9814165A; MY138520A; US5970778A; JP4168312B2; AU1194499A; CA2309958A1; US6044688A; AR016007A1; CA2309958C; JP2001522992A; EP1031018A1; DE69823058D1; WO1999024806A1

Abstract

本发明提供了一种用于对泄漏传感器进行远程校准的装置。液态的分析校准剂被储存在一容器中,并通过一具有通孔的管道连通于一出口喷嘴。管道终止在一出口喷嘴处,管道的一部分限定了一用于储存计量数量液态校准剂的计量腔。在计量腔附近设置了一热激励器,例如一电阻线圈或射频装置,以便施加一陡峭的热梯度,使校准剂达到其沸点,从而使计量的校准剂从出口喷嘴喷出。

Description

用于化学传感器的热激励校准系统

发明领域

本发明涉及一种用于化学传感器的校准系统。更具体地说，本发明涉及一种可从一计量腔向外输送给定剂量校准剂的热激励校准装置。

发明系统

诸如化学工厂、炼油厂和货运站之类的工业制造、加工和存储单位通常包括一个庞大的管道系统，以便在工厂内传送原料或成品。这样的管道系统必须包括大量的阀来控制在工厂内传送的物料流量。

在前述工厂内传送的很多产品是有害的挥发性有机化合物(VOC’s)。不幸的是，用来控制在工厂内传送的物料流量的阀通常会有一定量的、不希望有的泄漏，这通常被叫作“逃逸”散发。受到环境保护署(EPA)管制的逃逸散发经常发生在阀杆与阀体之间的密封件周围。这种逃逸散发必须受到监测，以符合EPA的关于散发的规定。因此，在阀附近，通常是在靠近易泄漏阀杆或其它非点状源的位置上布置泄漏检测器，以便监测泄漏率。

为了获得精确的读数，必须对泄漏检测器进行定期校准，这种校准通常必须在一个较远的位置上进行。对这种泄漏检测器进行校准的一种方法是，将少量的校准剂喷入靠近泄漏检测器的位置。随后，将检测器的读数与一基于经验数据的标准或查表作比较，藉以调整检测器。

发明概要

根据本发明的一个方面，一种泄漏传感器的校准装置包括一用于储存液态分析校准剂的容器。一管道流体连通于该容器，该管道的一部分限定了一用于储存精确计量数量校准剂的计量腔。一出口喷嘴通常很靠近需校准的泄漏传感器，并且流体连通于计量腔。一热激励器(最好是一能提供很大热梯度的电阻线圈或射频装置)围绕计量腔。当热激励器被激活时，储存在计量腔内的计量数量的校准剂从出口喷嘴喷出。于是，通过将实际的读数与基于经验数据的标准公式作比较，就可以校准泄漏传感器。

根据较佳实施例，该装置可包括一位于出口喷嘴处的第一遥控阀和位于容器和计量腔之间的第二遥控阀。这两个阀可防止校准剂在地震情况下惯性地扩散，并且还能防止自由表面蒸发。理想的是，出口阀和喷嘴的位置高于第二阀，这样就能使校准剂不与软橡胶Viton涂复的阀座相接触，从而防止“截留排气(off-gassing)”。当热激励器被一控制系统激活时，控制系统可打开出口阀，并且闭合计量腔与容器之间的阀，防止校准剂流回容器。热激励器最好是能在大约10微秒的时间内使计量腔内的校准剂达到其沸点。

根据本发明的另一个方面，一种用于将计量数量的蒸发液态物料传送至周围大气的装置包括一用于储存液态物料的容器和一流体连通于该容器的管道。管道的一部分限定了一用于储存计量数量液态物料的计量腔。位于容器和计量腔之间的管道部分包括一用于限制所述计量腔内的液态物料流回到容器的阻抗部分。管道的端部限定了一流体连通于计量腔的出口喷嘴，一靠近计量腔的热激励器可施加一能使计量腔内的液态物料蒸发进而使蒸发的物料从出口喷嘴喷出至大气的陡峭的热梯度。

根据本发明的另一个方面，一遥控的校准装置包括一用于储存液态校准剂的容器，并具有一流体连通于该储存容器的管道。管道终止在一出口喷嘴处，并具有一中部，该中部限定了一用于储存计量数量校准剂的计量腔。一热激励器可将计量腔内的液态校准剂加热至其沸点。当热激励器不工作时，一阀系统可使出口喷嘴隔绝于周围大气，当热激励器被激活时，该阀系统使计量腔隔绝于容器，从而防止计量腔内的液体流回容器。一遥控的控制系统连接于该阀系统和用于控制装置工作的热激励器。

通过以下的描述，熟悉本技术领域的人员可以更清楚地理解本发明的优点和特征。

附图简要说明

图1是根据本发明的泄漏传感器校准装置的部分剖开的示意图。

对较佳实施例的详细描述

以下的实施例并不想将本发明限制在所述的形式，而是为了使熟悉本技术领域的人员能更好地理解本发明。

现请参见附图，其中具有本发明特征的一个校准装置总地由标号10来表示。装置10通常被布置得非常靠近一泄漏检测器或传感器(未图示)，该泄漏检测器则通常被布置得非常靠近需监测泄漏情况的系统，例如阀门、管道系统或密封件、或者是其它非点状散发源(未图示)。装置10包括一可容纳一定数量液态分析校准剂14的容器12，校准剂14最好是与通过被监测阀的物料相同的一种物料。

装置10包括一可在容器12和出口喷嘴18之间延伸的管道16。管道16包括一延伸穿过其中的孔20。管道16还包括一中间或中央部分22，该中部的一部分限定了一计量腔24。计量腔24最好具有预定的容积，对该较佳实施例而言，这个容积是2微升(2×10^-6立方厘米)。管道16最好是用内径为0．008英寸、外径为0．050英寸的不锈钢管材或其它具有适当壁厚的小直径管材构造而成。一热激励器26(最好是一电阻线圈或射频加热装置)在计量腔24附近围绕管道16，从而使驱动器26可以对计量腔24中的具有计量数量28的校准剂14进行加热。计量数量28最好是取决于计量腔24的内部容积，当计量腔内填满校准剂14时就出现正确的计量数量28。或者，可以这样来确定计量数量28，即，利用已知的方法对校准剂14流入计量腔的流量进行测量。热激励器26最好是能使计量腔24中所包含的具有计量数量28的校准剂很快(如大约10微秒)就达到其沸点。

在出口喷嘴18处有一个具有一磁耦合致动器31的出口阀30，该出口阀可在一打开位置和一闭合位置之间移动，在打开位置上，孔20(以及计量腔24)流体连通于周围大气，在闭合位置上，孔20(以及计量腔24)隔绝于周围大气。一具有一磁耦合致动器33的第二阀32设置在管道16的位于计量腔24和容器12之间的位置上。阀32可以在一打开位置和一闭合位置之间移动，在打开位置上，计量腔24流体连通于容器12，在闭合位置上，计量腔隔绝于容器12。较佳的是，每个阀30、32都能从一个共同的控制系统34远程地操作。如下文中将要详细描述的那样，控制系统34还能激发热激励器26。此外，通过阀30的气动阻抗最好是比通过阀32阻抗的气动大五十(50)倍，其重要性将在下文详细描述。

出口喷嘴18和相关阀30的高度大于阀32的高度。因此，如果阀32不完全闭合，则液态分析剂14就不会与阀30的阀座相接触。阀30最好是包括一个耐化学腐蚀的软橡胶阀座，如商品名为Viton的材料并且涂覆有聚四氟乙烯。聚四氟乙烯涂层可防止校准剂被吸入Viton阀座，从而防止“截留排气(off-gassing)”。阀30的闭合力可相对较低，例如在喷嘴18上的闭合力是25psi。

使用中，当装置10不工作时，阀30闭合，阀门32打开，容器12内的校准剂可以自由地流入计量腔24。当希望装置10工作时，控制系统34使阀32闭合，从而在计量腔24与容器12之间造成很大的阻力，或者说防止在计量腔24和容器12之间形成流动，热激励器26被激活。同时，或在相当短的时间之后，阀30打开。此时，计量腔24内的已蒸发的校准剂14处于其沸点温度，从连通的喷嘴18喷出。在这个点上，排出的校准剂与来自阀周围的已知数量的大气气体相混合，以便测量或预计其泄漏散发的程度。将所获的传感器读数与经验数据作比较，或者利用其它已知的方法，就可以对泄漏传感器(未图示)进行校准。

或者，可以利用一机械的限制装置，而不是可闭合的阀门来实现计量腔24与容器12之间的阻断。在不太恶劣的环境中或者在不希望校准剂进行惯性扩散的环境中，可以想象，表面张力和气动阻抗足以防止校准剂的蒸发和回流，因而可以免除上述的一个甚至两个阀。

应该理解，以上的描述并不想将本发明限制于所述的细节。熟悉本技术领域的人员还可以在此基础上作出各种变型和替换而不偏离本发明精神以及由所附权利要求限定的保护范围。

Claims

1．一种泄漏传感器的校准装置，包括：

一用于储存液态校准剂的容器；

一流体连通于所述容器的管道，所述管道的一部分限定了一用于储存计量数量校准剂的计量腔；

一流体连通于所述计量腔的出口喷嘴；以及

一靠近所述计量腔的热激励器，用于使所述计量腔内的计量数量的校准剂蒸发，并通过出口喷嘴将所述计量数量的校准剂喷出。

2．如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括一位于所述出口喷嘴处的遥控阀，该阀可在一闭合位置和一打开位置之间移动，在闭合位置上，所述计量腔隔绝于周围大气，在打开位置上，所述计量腔流体连通于周围大气。

3．如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括一设置在所述容器和所述计量腔之间的遥控阀，该阀可在一闭合位置和一打开位置之间移动，在闭合位置上，容器隔绝于计量腔，在打开位置上，容器流体连通于计量腔，以便使校准剂填满所述计量腔。

4．如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置包括第一和第二遥控阀，第一阀位于出口喷嘴处，该第一阀可在一闭合位置和一打开位置之间移动，在闭合位置上，计量腔隔绝于周围大气，在打开位置上，计量腔流体连通于周围大气，第二阀设置在所述容器和所述计量腔之间，该第二阀可以在一闭合位置和一打开位置之间移动，在闭合位置上，容器隔绝于计量腔，在打开位置上，容器流体连通于计量腔。

5．如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述的两个阀是电气操作的，并且还包括一控制系统，用以远程地操作这两个阀，以及激活热激励器。

6．如权利要求5所述的装置，其特征在于，当所述驱动器被激活时，所述控制系统可使所述第二阀保持在闭合位置，而使所述第一阀保持在打开位置。

7．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热激励器是一电阻线圈。

8．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热激励器是一射频装置。

9．如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述热激励器可提供一足以使计量腔内的校准剂在10微秒的时间内蒸发的热梯度。

10．一种用于将计量数量的被蒸发液态物料传送至周围大气的装置，包括：

一用于储存液态物料的容器；

一流体连通于所述容器的管道，该管道的一部分限定了一用于储存计量数量液态物料的计量腔，该管道还包括一用于限制所述计量腔内的液态物料流回到容器的阻抗部分；

一流体连通于所述计量腔的出口喷嘴；以及

一靠近所述计量腔的热激励器，用于使所述计量腔内的计量数量的液态物料蒸发，并通过出口喷嘴将蒸发后的物料喷出至大气。

11．如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述阻抗部分是一设置在容器和计量腔之间的遥控阀，该阀可在一闭合位置和一打开位置之间移动，在闭合位置上，容器隔绝于计量腔，在打开位置上，容器流体连通于计量腔。

12．如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述阀是可遥控的。

13．如权利要求10所述的装置，其特征在于，该装置还包括一位于出口喷嘴处的遥控出口阀，该阀可在一闭合位置和一打开位置之间移动，在闭合位置上，所述计量腔隔绝于周围大气，在打开位置上，所述计量腔流体连通于周围大气。

14．如权利要求10所述的装置，其特征在于，该装置包括一位于出口喷嘴处的第一阀，阻抗部分包括一第二阀，这两个阀都是可遥控的，第一阀可在一闭合位置和一打开位置之间移动，在闭合位置上，计量腔隔绝于周围大气，在打开位置上，计量腔流体连通于周围大气，第二阀设置在所述容器和所述计量腔之间，该第二阀可以在一闭合位置和一打开位置之间移动，在闭合位置上，容器隔绝于计量腔，在打开位置上，容器流体连通于计量腔。

15．如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述的两个阀是电气操作的，并且还包括一控制系统，用以操作这两个阀，以及激活热激励器。

16．如权利要求15所述的装置，其特征在于，当所述驱动器被激活时，所述控制系统可使所述第二阀保持在闭合位置，而使所述第一阀保持在打开位置。

17．如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述出口的高度大于阻抗部分的高度。

18．如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述阻抗部分的气动阻力比出口喷嘴处的气动阻力要大大约50倍。

19．如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述计量腔的容积是大约2×10^-6升。

20．一种泄漏传感器的校准装置，包括：

一用于储存液态校准剂的容器；

一流体连通于所述储存容器的管道，该管道终止在一出口喷嘴处，并具有一中部，该中部限定了一用于储存计量数量液体校准剂的计量腔；

一用于加热所述计量腔内的计量数量的液态校准剂的热激励器；

一阀系统，当所述热激励器不工作时，该阀系统使出口喷嘴隔绝于周围大气，当所述热激励器工作时，该阀系统使计量腔隔绝于容器；以及

一可操作地连接于所述阀系统和热激励器的控制系统。